МидСТАР-1
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( август 2023 г. ) |
MidSTAR-1 — искусственный спутник , созданный в рамках Военно-морской академии США программы малых спутников . Он был спонсирован (STP) Министерства обороны США (DoD) Программой космических испытаний и был запущен 9 марта 2007 года в 03:10 UTC на борту Atlas V одноразовой ракеты-носителя со станции ВВС на мысе Канаверал . MidSTAR-1 летал вместе с FalconSat 3 , STPSat 1 и CFESat в качестве вторичной полезной нагрузки; основной полезной нагрузкой был Orbital Express .
Миссия MidSTAR-1 (USNA-5)
[ редактировать ]
MidSTAR — это спутниковый автобус общего назначения, способный поддерживать различные космические миссии, легко вмещая широкий спектр космических экспериментов и приборов. Интеграция экспериментов со спутниковой шиной должна осуществляться с минимальными изменениями в конструкции спутниковой шины. MidSTAR задуман как относительно недорогая платформа быстрого реагирования, вмещающая небольшую полезную нагрузку, одобренную Советом по обзору космических экспериментов Министерства обороны США (SERB) и ожидающую запуска через STP.
MidSTAR предназначен для использования на кольце адаптера вторичной полезной нагрузки EELV (ESPA), разработанном Исследовательской лабораторией ВВС (AFRL) для размещения на Delta IV или Atlas V. одноразовых ракетах-носителях MidSTAR — космический корабль класса D, производимый с минимальными затратами и соответственно более высоким техническим риском при производстве и эксплуатации. Он намеренно прост по конструкции и надежен по конструкции, в нем в максимально возможной степени используются готовые коммерческие компоненты «подключи и работай». Разработка компонентов и проектирование уровня печатной платы выполняются только при необходимости. [ нужна ссылка ]
MidSTAR-1 — первая реализация конструкции. Компания STP заказала ему проведение эксперимента по спутнику интернет-связи (ICSat) для SSP и по настраиваемому отказоустойчивому процессору (CFTP) эксперимента для военно-морской аспирантуры (NPS). Кроме того, MidSTAR-1 несет на себе блок нанохимических датчиков (NCSU) для Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) Исследовательского центра Эймса ; Eclipse, построенный компанией Eclipse Energy Systems, Inc. для Центра космических полетов имени Годдарда НАСА (GSFC); и микродозиметрический прибор (MiDN), спонсируемый Национальным институтом космических биомедицинских исследований (NSBRI) и созданный Департаментом аэрокосмической техники USNA. Миссия рассчитана на два года. [ нужна ссылка ]
Архитектура миссии
[ редактировать ]Миссия MidSTAR-1 включает в себя один космический корабль под командованием и контролем одной наземной спутниковой станции (SGS), расположенной в Военно-морской академии США в Аннаполисе, штат Мэриленд. Наземная станция передает файлы данных по нисходящей линии связи главным исследователям через Интернет. В сегменте запуска MidSTAR-1 Atlas V использовалась ракета-носитель в рамках программы космических испытаний , которая вывела спутник на круговую орбиту на высоте 496 км и наклонении 46 градусов.
Спутник использует восходящий канал на частоте 1,767 ГГц с промежуточной частотой (ПЧ) 435 МГц и нисходящий канал на частоте 2,20226 ГГц. Благодаря использованию Gaussian Mean Shift Key модуляции связь со спутником достигается со скоростью 68,4 кбит /с или выше. На спутнике также используется программное обеспечение с открытым исходным кодом на базе Linux операционной системы . MidSTAR-1 не имеет системы ориентации или определения, а также активного термоконтроля. Масса корабля составляет 118 кг. [1]
Стопроцентным успехом будет успешный запуск и эксплуатация спутника при полной поддержке двух основных экспериментов в течение двух лет. Пятидесятипроцентным успехом стал успешный запуск и эксплуатация спутника при: Полной поддержке одного основного эксперимента в течение двух лет; Полная поддержка обоих первичных экспериментов в течение одного года; или частичная поддержка обоих первичных экспериментов в течение двух лет. Тридцать три процента успеха составили успешный запуск спутника и полноценная работа спутниковой шины с частичной поддержкой любой комбинации первичной и вторичной полезной нагрузки в течение любого отрезка времени. [ нужна ссылка ]
Журнал миссии
[ редактировать ] |
9 марта 2007 г.: MidSTAR-1 совершил полет в рамках миссии STP-1 на корабле United Launch Alliance Atlas V с на мысе Канаверал базы ВВС . Взлет произошел в 03:10 UTC ; Отделение космического корабля произошло в 03:32 UTC. USNA SGS успешно установила связь с космическим кораблем во время первого пролета над Аннаполисом, Мэриленд, в 04:59 UTC. Космический корабль работал штатно в безопасном режиме . [ нужна ссылка ]
21 марта 2007 г.: CFTP включился в 22:17 по всемирному координированному времени, чтобы добавить 6 Вт непрерывной нагрузки к нагрузке электроэнергетической системы и, таким образом, уменьшить зарядную нагрузку на аккумуляторы.
28 марта 2007 г.: MiDN включился примерно в 24:00 по всемирному координированному времени. После этого прохода космический корабль перестал отвечать на все наземные команды.
4 апреля 2007 г.: Первое использование сброса пожарного кода космического корабля примерно в 21:30 по всемирному координированному времени. Эта команда переключает переключатель сброса на процессоре MIP-405 и перезагружает операционную систему. эксперименты CFTP и MiDN Этот сброс отключил и очистил все командные буферы. В 23:24 UTC космический корабль ответил на команду передатчика . Телеметрия подтвердила, что перезагрузка прошла успешно.
5 апреля 2007 г.: CFTP и MiDN снова включены.
6 апреля 2007 г.: Выборочная загрузка файлов MiDN позволила получить 71 файл по 92 байта каждый, которые были доставлены главному исследователю (PI). Это был первый успешный получение научных данных с космического корабля. Благодаря этому рубежу MidSTAR-1 соответствовал критериям успеха миссии на 33%.
26 мая 2007 г.: NCSU включился примерно в Z. 19:00
29 мая 2007 г.: Первый пакет данных доставлен в ПИ НГУ . Все четыре эксперимента включены и передают данные PI.
18 июня 2007 г.: В пресс-релизе НАСА сообщается об успехе NCSU.
5 сентября 2007 г.: Компьютер космического корабля завис в результате неизвестных воздействий, скорее всего, вызванных радиацией. Это произошло, когда космический корабль находился на ярком солнце и с включенным источником питания (30 Вт), чтобы предотвратить перезарядку аккумулятора. Без компьютера, который отключал бы разрядку, космический корабль оставался в постоянной отрицательной конфигурации полезной мощности, что в конечном итоге разряжало батареи. Когда напряжение батареи падало ниже 8 В, электронные переключатели стоков по умолчанию отключались, возвращая космическому кораблю положительную полезную мощность и позволяя батареям перезаряжаться.
7 сентября 2007 г.: Когда батареи достаточно зарядились, компьютер успешно перезагрузился. Перезапуск произошел через 48 часов после первоначального события. За этот 48-часовой период не доступны никакие телеметрические данные с космического корабля или какие-либо эксперименты. Телеметрия показывает, что нормальная работа возобновилась, но все эксперименты были приостановлены до проведения анализа после события и разработки плана по их возобновлению.
12 сентября 2007 г.: CFTP перезапущен.
21 сентября 2007 г.: MiDN перезапущен.
Апрель 2009 г.: Контакт с MidSTAR-1 потерян. Космический корабль прекратил передачу и не ответил на команду с земли. Аномалия, связанная с выходом из строя аккумуляторных блоков. MidSTAR-1 объявлен неработоспособным. MidSTAR-1 полностью поддерживал все бортовые эксперименты в течение двух полных лет, отвечая критериям 100% успеха. [ нужна ссылка ]
17 августа 2023 г.: спутник сошел с орбиты. [2]
Структура
[ редактировать ]
Рама MidSTAR-1 представляет собой восьмиугольную конструкцию размером 32,5 дюйма по длинной оси, включая систему разделения, и размерами 21,2 дюйма x 21,2 дюйма в поперечном сечении. Механизм развертывания установлен на отрицательной грани x. положительная сторона x зарезервирована для экспериментов с внешней установкой. Из 38 дюймов вдоль оси x, разрешенных в конверте ESPA , 2–4 дюйма зарезервированы для механизма развертывания (15-дюймовая моторизованная световая лента производства Planetary Systems, Inc.). а 4-6" отведены для внешних экспериментов. Длина кадра составляет 30 дюймов. Все восемь сторон космического корабля покрыты солнечными батареями, чтобы максимизировать доступную мощность. Восемь дипольных антенн установлены на четырех сторонах космического корабля, которые «срезают углы» оболочки ESPA и поэтому они расположены внутри оболочки ESPA, а не совпадают с поверхностью оболочки. Остальные стороны оснащены проушинами для снятия перед полетом для подъема и транспортировки во время наземной поддержки.
MidSTAR-1 имеет три внутренние полки, которые обеспечивают место внутри спутника для установки компонентов и полезной нагрузки. Их расположение определяется размерами полезной нагрузки и компонентов. При необходимости они могут быть изменены в будущих реализациях модели MidSTAR, при условии, что структура остается в пределах требований к центру тяжести . Несущая конструкция восьмиугольника состоит из верхней и нижней палуб, соединенных по восьми углам стрингерами. Боковые панели космического корабля представляют собой алюминиевые панели толщиной 1/8 дюйма, прикрепленные к стрингерам болтами № 10 . [ нужна ссылка ]
Обработка команд и данных (C&DH)
[ редактировать ]Задача Системы управления и обработки данных (C&DH) — получать и выполнять команды; собирать, хранить и передавать служебные данные; и поддерживать встроенную полезную нагрузку. Бортовой компьютер предназначен для управления спутником и обработки данных телеметрии и экспериментов в течение как минимум двух лет.
Система C&DH состоит из модифицированного по индивидуальному заказу одноплатного компьютера MIP405-3X , который включает в себя (i) процессор PowerPC с частотой 133 МГц; (ii) 128 МБ ECC ; (iii) 4 асинхронных последовательных порта RS-232; (iv) 1 порт Ethernet; (v) шина PC/104; (vi) шина PC/104+; и (vi) диск на чипе 202-D384-X, обеспечивающий 384 МБ вторичной памяти. Компьютерная плата поддерживается платой синхронного последовательного интерфейса ESCC-104 с двумя синхронными последовательными портами и EMM-8M-XT платой последовательного расширения с восемью асинхронными последовательными портами RS-232 /422/485 и восемью цифровыми каналами ввода-вывода. Модифицированная плата сбора данных I0485 обеспечивает 22 канала аналоговой телеметрии и 32 канала цифрового ввода-вывода.
Решение использовать MIP405 на базе PowerPC вместо платы на базе x86 было основано исключительно на низком энергопотреблении платы в сочетании с набором функций. Выбор был ограничен процессорными архитектурами x86, PowerPC и ARM из-за программного решения использовать операционную систему Linux. MIP405 объединяет Ethernet, последовательные порты и интерфейс «Диск-на-чипе» на одной плате, обеспечивая при этом 128 МБ памяти ECC и мощный процессор мощностью менее 2 Вт. Ближайшая обнаруженная система на базе x86 с сопоставимыми характеристиками потребляла 5 Вт мощности. [ нужна ссылка ]
Был выбран M-Systems Disk-on-Chip, поскольку он де-факто стал стандартной заменой жесткого диска флэш-памяти. Флэш-память была выбрана вместо традиционного жесткого диска для повышения надежности и снижения энергопотребления. Версия на 384 МБ была выбрана, чтобы обеспечить объем памяти, необходимый для операционной системы, и при этом сохранить достаточный запас.
Плата Diamond Systems Emerald-MM-8 была выбрана в качестве асинхронной последовательной платы из-за ее врожденной гибкости: любой из 8 портов можно настроить как RS-232, RS-422, RS-485.
Плата сбора данных и управления RMV IO485 была выбрана для распределенной системы телеметрии из-за встроенной поддержки последовательного подключения и обработки большого количества плат. Интегрированная возможность расширения имеет основополагающее значение для решения будущих проблем телеметрии в более поздних версиях линейки MidSTAR. [ нужна ссылка ]
C&DH использует операционную систему Linux с ядром серии 2.4. Для создания открытой архитектуры программного обеспечения был выбран стек протоколов IP, обеспечивающий межпроцессную, внутриспутниковую и спутниково-земную связь. Это позволило с минимальными трудностями интегрировать программы, созданные на разных объектах и на разном оборудовании. [ нужна ссылка ]
Все внутренние и внешние коммуникации используют интернет-протоколы. TCP используется для всей внутренней спутниковой связи; UDP или MDP используются в восходящем и нисходящем канале. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «НАСА — NSSDCA — Космический корабль — Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 30 ноября 2023 г.
- ^ «МИДСТАР 1» . N2YO.com . 17 августа 2023 г. Проверено 19 августа 2023 г.